本發(fā)明屬于噴涂工藝，具體涉及用于噴涂機器人路徑智能生成與反饋控制的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在自動噴涂操作中，噴涂機器人的噴槍圍繞待涂工件表面來回移動，噴涂機器人離線編程系統(tǒng)主要由機器人噴槍軌跡優(yōu)化模塊、機器人運動軌跡生成模塊、機器人程序生成模塊等構(gòu)成，其中機器人運動軌跡生成模塊和機器人程序生成模塊基本屬于一般工業(yè)機器人離線編程系統(tǒng)中的常規(guī)模塊，視覺測量技術(shù)可以應(yīng)用于噴涂機器人的噴槍軌跡優(yōu)化模塊，通過實時獲取工件表面的形狀和涂層分布，幫助優(yōu)化噴槍運動軌跡，避免涂料分布的不均勻性。然而，在噴涂復雜精巧的小型工件時，會遇到許多小面積的平滑曲面，或者存在多棱角的情況，噴涂機器人在對以上部分完成噴涂時，涂料容易在表面形成異常分布，在涂料分布較少的地方造成邊緣涂料的流掛和涂料桔皮現(xiàn)象，在涂層過厚的地方在使用過程中會出現(xiàn)皸裂傾向。目前的解決方法有對弧面型曲面部分進行精確分析與分割，為不同部分采用不同噴涂參數(shù)，但是面對多曲面時，以上方法由于要進行多次曲面分割計算，面對復雜小型工件時，會大大影響計算機的計算速率，雖然目前的工業(yè)控制系統(tǒng)可以通過實時反饋調(diào)整噴涂參數(shù)和噴槍位置，以減少交界處的涂料不均勻問題，并提高噴涂過程的穩(wěn)定性和一致性，但是由于噴槍垂直于工件表面定點噴涂一段時間在工件表面所形成的涂料空間分布為中空環(huán)形，當噴槍垂直于工件表面向某一方向平行移動時，涂料就會在工件表面形成一種條紋沉積分布，當噴頭掃過曲面與曲面交界時，由于噴料在平面的噴涂特點受到曲率變化的影響，往往在交界處產(chǎn)生不規(guī)律的條紋分布，此時再次噴涂也難以實現(xiàn)涂層一致。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提出用于噴涂機器人路徑智能生成與反饋控制的方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的一個或多個技術(shù)問題，至少提供一種有益的選擇或創(chuàng)造條件。

2、為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供用于噴涂機器人路徑智能生成與反饋控制的方法，所述用于噴涂機器人路徑智能生成與反饋控制的方法包括如下各步驟：

3、s100，繪制工件曲面模型，使用三維軟件對三維模型進行曲面分區(qū)；

4、s200，在分區(qū)中根據(jù)要求預設(shè)噴涂路徑并在噴涂路徑上設(shè)定噴涂地點，在噴涂地點設(shè)定標準噴涂高度；

5、s300，基于繪制的工件曲面模型與設(shè)噴涂路徑，控制噴涂機器人進行預覽運行，并獲得預覽噴涂距離塊；

6、s400，根據(jù)預覽噴涂距離塊與標準噴涂高度得到噴涂誤差，并根據(jù)工件曲面分區(qū)修正噴涂誤差得到修正模型；

7、s500，根據(jù)修正模型修正預設(shè)噴涂路徑得到實際路徑，控制噴涂機器人按照實際路徑運行噴涂。

8、進一步地，在s100中，繪制工件曲面模型，使用三維軟件對三維模型進行曲面分區(qū)的具體方法為：先利用freecad軟件繪制工件的曲面模型，再利用blender軟件對曲面模型進行曲率變化分析，按照曲率的變化將整個曲面分為三部分，弧面型曲面為a部分，其余平滑的兩部分平面分別為b、c部分，得到曲面b和曲面a的邊界線l2、曲面c和曲面a的邊界線l3。

9、進一步地，在s200中，在分區(qū)中根據(jù)要求預設(shè)噴涂路徑并在噴涂路徑上設(shè)定噴涂地點，在噴涂地點設(shè)定標準噴涂高度的具體方法為：設(shè)置噴涂機器人的工作參數(shù)為：噴涂速度(1～3m/s)、標準噴涂高度(150～300mm)、噴涂角度(15°～30°)、噴涂壓力(200～400kpa)、噴涂流量(100～500ml/min)。

10、進一步地，在s300中，基于繪制的工件曲面模型預設(shè)噴涂路徑，控制噴涂機器人進行預覽運行，并獲得預覽噴涂距離塊的具體方法為：

11、獲取預設(shè)噴涂路徑結(jié)合主控制器指令生成機器人控制程序，將工件放置在機器人運動空間內(nèi)并建立工件坐標系，在機器人仿真軟件內(nèi)驗證軌跡可行性后，將機器人控制程序上傳至機器人控制器，預覽執(zhí)行噴涂程序，并且在預覽運行的過程中根據(jù)預先安裝在機器人上的測距傳感器測量并記錄每個噴涂地點的噴涂機器人噴涂形成的噴涂距離塊，其中噴涂距離塊為噴涂機器人在噴涂地點完成噴涂時，測距傳感器所獲取的形成的從噴涂區(qū)域中各點到與噴頭垂直平面的距離集合，所述距離集合包括噴涂區(qū)域中各點到與噴頭垂直平面的距離信息和噴涂區(qū)域中各點的位置信息。

12、進一步地，在s400中，根據(jù)預覽噴涂距離塊與標準噴涂距離得到噴涂誤差，并根據(jù)工件曲面分區(qū)修正噴涂誤差得到修正模型的具體方法為：令噴涂地點作為噴涂區(qū)域的中心pi，i表示噴涂地點的序號，并且i∈[1,m]，m表示噴涂地點的數(shù)量，在噴涂距離塊中，令所有點的位置信息為lcj，距離信息為disj，其中j表示噴涂距離塊中包括的位置點序號；

13、記所有噴涂地點的位置信息為loci，計算所有噴涂地點到l2的垂直距離為vdi，計算所有噴涂地點到l3的垂直距離為vei，記所有噴涂地點到l2的垂直距離vdi的平均值為vdmean，所有噴涂地點到l3的垂直距離vei的平均值為vemean，將滿足vdi<vdmean或者vei<vemean的噴涂地點標記為受影響點，將受影響點對應(yīng)的噴涂區(qū)域標記為流動區(qū)域，獲取的流動區(qū)域的距離集合為流動距離塊；

14、噴涂時涂料的霧化是由旋杯高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力、高壓靜電的電場力和整形空氣的慣性力共同完成的，它所產(chǎn)生的涂料空間分布是環(huán)形，當靜電電壓、間距、旋杯轉(zhuǎn)速、涂料流量和涂料的粘度等參數(shù)保持一定的情況下，噴槍垂直于工件表面定點噴涂一段時間在工件表面所形成的涂料空間分布為中空環(huán)形，當噴槍垂直于工件表面向某一方向平行移動時，涂料就會在工件表面形成一種條紋沉積分布，在測距傳感器獲取的數(shù)據(jù)構(gòu)成的距離塊中呈現(xiàn)出中間距離大四周距離小的特點，所以此時一次噴涂往往不能達成預設(shè)效果，目前解決以上問題的方法為二次噴涂以達到涂層一致的目的，當噴頭掃過曲面與曲面交界時，由于噴料在平面的噴涂特點受到曲率變化的影響，往往在交界處產(chǎn)生不規(guī)律的條紋分布，此時再次噴涂也難以實現(xiàn)涂層一致，為解決以上問題，本發(fā)明提出以下方法通過計算所有噴涂區(qū)域的偏離指數(shù)生成二次噴涂路徑的修正模型；

15、令所有的流動距離塊為dibk，其中k表示流動距離塊的序號，在k的取值范圍內(nèi)遍歷所有的流動距離塊中的距離信息diskj，標記出流動距離塊dibk中距離信息的最大值為diskmax，流動距離塊dibk中距離信息的最小值為diskmin，計算所有的流動距離塊中的各自的平均距離信息為diskmean，記從最大值對應(yīng)的點到最小值對應(yīng)的點之間的單位向量為流動單位向量，將從大值對應(yīng)的點到最小值對應(yīng)的點之間的歐氏距離與流動單位向量的乘積作為流動向量其中j表示噴涂距離塊中包括的位置點序號，計算噴涂地點到噴涂區(qū)域中各點的向量通過公式計算偏離指數(shù)，其中，函數(shù)表示向量在上的投影向量，用于計算在上的投影向量的模，n為距離塊dibk中包含的點的數(shù)量，比較偏離指數(shù)flowk與平均距離信息diskmean兩者大小，如果偏離指數(shù)flowk大于diskmean，則認為距離塊dibk對應(yīng)的噴涂區(qū)域發(fā)生涂料局部分布異常，需要對此處的噴涂點位置進行修正，否則認為距離塊dibk對應(yīng)的噴涂區(qū)域沒有發(fā)生涂料局部分布異常，不需要對此處的噴涂點位置進行修正；

16、以上方法通過對每一個流動距離塊中的距離信息分布差異構(gòu)建局部涂料流動模型，距離信息的最大值對應(yīng)的點表示此處涂料顯著多于噴涂其他區(qū)域，距離信息的最小值對應(yīng)的點表示此處涂料顯著少于噴涂其他區(qū)域，以上公式能夠反映出當前噴涂區(qū)域在預設(shè)路徑下所形成的噴涂效果的涂料分布情況，即使是面對細小的不均勻分布特點，以上方法通過累加和的方式將細小區(qū)別放大，同時以上公式引入法向量能夠在噴頭參數(shù)一致時考慮到工件所在表面曲率對噴涂效果的影響，具有較高的檢測精度和響應(yīng)速度，但是以上方法只考慮到每個噴涂區(qū)域內(nèi)部涂料在曲面交界處產(chǎn)生的不規(guī)則分布，當連續(xù)噴涂時相鄰的噴涂區(qū)域也會互相影響，為解決以上問題，本發(fā)明提出以下修正方法：

17、將所有流動距離塊dibk按照采集時間順序排列，在k的取值范圍內(nèi)遍歷所有的流動距離塊中的距離信息diskj，標記出流動距離塊dibk中距離信息的最大值為diskmax，流動距離塊dibk中距離信息的最小值為diskmin，將diskmax對應(yīng)點到diskmin對應(yīng)點的方向標記為流動方向，計算所有的流動距離塊中的各自的平均距離信息為diskmean，根據(jù)公式計算偏離指數(shù)，其中dismax表示第k個流動距離塊中距離信息的最大值與第k+1個流動距離塊之間中距離信息的最大值之間的較大值，其中dismin表示第k個流動距離塊中距離信息的最小值與第k+1個流動距離塊之間中距離信息的最小值之間的較小值,比較偏離指數(shù)flowk與平均距離信息diskmean兩者大小，t表示流動距離塊dibk的數(shù)量，如果偏離指數(shù)flowk大于diskmean，則認為距離塊dibk對應(yīng)的噴涂區(qū)域發(fā)生涂料局部分布異常，需要對此處的噴涂點位置進行修正，否則認為距離塊dibk對應(yīng)的噴涂區(qū)域沒有發(fā)生涂料局部分布異常，不需要對此處的噴涂點位置進行修正；

18、進一步地，修正方法為：依次獲取所有需要修正的噴涂點位置信息，將所有需要修正的噴涂點對應(yīng)的噴涂區(qū)域的流動向量的方向作為調(diào)整方向，將噴涂點位置沿流動方向調(diào)整偏離指數(shù)與平均距離信息之間的差值結(jié)果距離。

19、以上步驟的有益效果為：通過計算相鄰距離塊中各點位置信息的差值并累加，能夠有效捕捉曲面交界處的涂料分布異常，由于曲面結(jié)構(gòu)變化通常伴隨位置信息的突變，差值的累加和會顯著放大此類區(qū)域的異常信號，從而清晰標識出涂料厚度或均勻性的局部偏差，顯著提升了檢測的靈敏度，同時通過相鄰距離塊中對應(yīng)各點的流動向量，能夠反映出相鄰噴涂區(qū)域造成的影響，提高了檢測的準確性。

20、本發(fā)明還提供了用于噴涂機器人路徑智能生成與反饋控制的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序運行在以下系統(tǒng)的單元中：

21、模型繪制單元，用于繪制工件曲面模型，并使用軟件對三維模型進行曲面分區(qū)；

22、路徑模擬單元，用于在分區(qū)中根據(jù)要求預設(shè)噴涂路徑并在噴涂路徑上設(shè)定噴涂地點，在噴涂地點設(shè)定標準噴涂高度；

23、噴涂預覽單元，用于基于繪制的工件曲面模型與設(shè)噴涂路徑，控制噴涂機器人進行預覽運行，并獲得預覽噴涂距離塊；

24、誤差計算單元，用于根據(jù)預覽噴涂距離塊與標準噴涂高度得到噴涂誤差，并根據(jù)工件曲面分區(qū)修正噴涂誤差得到修正模型；

25、模型修正單元，用于根據(jù)修正模型修正預設(shè)噴涂路徑得到實際路徑，控制噴涂機器人按照實際路徑運行噴涂。

26、本發(fā)明的有益效果為：通過計算相鄰噴涂區(qū)域之間的涂料分布差值并累加其絕對差之和，該方法不僅能夠檢測單個噴涂區(qū)域內(nèi)的局部異常，還能有效反映相鄰區(qū)域之間的涂料分布差異，從而精準識別多曲面交界處的異常情況，結(jié)合視覺測量技術(shù)，系統(tǒng)可以實時獲取噴涂表面的涂料分布信息，通過圖像識別和分析，進一步提高對局部涂層異常的檢測精度，在復雜工件噴涂過程中，由于曲面曲率變化、機器人軌跡重疊或噴涂參數(shù)適配不足，交界處極易出現(xiàn)涂料堆積、過薄或覆蓋不全等問題，通過量化相鄰區(qū)域的梯度變化，顯著提高了對異常的檢出能力，更能精準捕捉多曲面過渡區(qū)域的涂料堆積、遮蔽不全等典型工藝缺陷。